Una schiuma ibrida stampata in 3D che assorbe 10 volte più energia

Alla Texas A&M University è stata ideata una super schiuma grazie alla produzione additiva. Si tratta di un composito capace di assorbire 10 volte più energia rispetto a una schiuma convenzionale. Questa schiuma stampata in 3D potrebbe avere un impatto significativo nel settore della difesa e contribuire a salvare vite umane.

Una delle sfide legate alla fabbricazione tradizionale di queste schiume riguarda la struttura interna: si può optare per uno schema casuale, che però limita l’assorbimento energetico, oppure per materiali più tecnici e strutture lattice, più costosi e difficili da produrre in serie. In sostanza, occorre scegliere tra precisione e costo.

Il team inserisce montanti stampati in 3D all’interno della schiuma

Schiuma e stampa 3D: come funziona?

La stampa 3D può cambiare le cose. Il team ha sviluppato una tecnica chiamata “In-Foam Additive Manufacturing” (IFAM) che consente di creare una rete tridimensionale di montanti in plastica, detti anche strut, all’interno di un blocco di schiuma. La combinazione dei due elementi consente di resistere meglio alla pressione esercitata. I montanti vengono depositati esattamente dove necessario, direttamente nella schiuma: la struttura stampata in 3D risulta così integrata nel materiale.

Nel funzionamento del blocco finale, la schiuma agisce inizialmente come rinforzo. Poi, man mano che la forza applicata agisce sulla struttura, entrano in gioco i montanti, che distribuiscono la pressione verso l’esterno. Il risultato? La struttura è in grado di assorbire più energia e quindi di sopportare carichi più elevati. Il Dr. Eric Wetzel, capo del team per la produzione additiva strategica di polimeri presso l’Army Research Laboratory, spiega:

L’IFAM è un processo produttivo semplice, assistito da computer, che ci permette di costruire uno scheletro elastomerico all’interno di una schiuma a celle aperte convenzionale. Diametro, spaziatura, angolazione ed elasticità dell’elastomero possono essere regolati per ottenere un’ampia gamma di proprietà. Il processo IFAM unisce il meglio di entrambi i mondi, offrendo un assorbitore di energia composito personalizzabile, performante e a basso costo.

Le applicazioni di questa super schiuma

Essendo il progetto finanziato dall’esercito, non sorprende che questa super schiuma sia stata sviluppata per la difesa. È facile immaginarne l’integrazione in caschi militari o in sedili resistenti alle esplosioni. Un materiale più leggero e più performante in termini di assorbimento di energia e urti rappresenta una soluzione ideale per numerose applicazioni sul campo di battaglia.

Questa schiuma potrebbe ridurre il rischio di lesioni e potenzialmente salvare vite. E perché non pensare a un utilizzo più ampio? I ricercatori ipotizzano la possibilità, infatti, di integrarla in caschi da bicicletta, da moto o in attrezzature sportive. Potrebbe anche rivestire i paraurti delle automobili, offrendo così una maggiore protezione ai passeggeri in caso di collisioni violente.

La struttura potrebbe assorbire 10 volte più energia

Oltre alla capacità di assorbimento energetico, questa schiuma ibrida potrebbe catturare i suoni e ridurre l’acustica complessiva. Il Dr. Mohammad Naraghi, professore alla Texas A&M University e responsabile dello studio, afferma:

Sarebbe possibile modificare le proprietà della schiuma per trasformarla in un eccellente assorbitore acustico, capace di attenuare o addirittura eliminare completamente determinate bande di frequenza e vibrazioni specifiche. Le applicazioni acustiche sono ancora in una fase iniziale di ricerca, ma vorremmo approfondire ulteriormente questa proprietà per trasformare la schiuma in un filtro sonoro attivo più efficace rispetto ai materiali attuali.

Infine, il team guarda con interesse alla personalizzazione offerta dalla produzione additiva: perché non progettare cuscini su misura, adattati alle esigenze e alla fisiologia di ciascun individuo? Ad esempio, con una zona più rigida per il collo e più morbida per le gambe. Le possibilità sono infinite! In attesa di ordinare il famoso cuscino stampato in 3D, potete trovare tutte le informazioni sul progetto QUI.

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*Crediti di tutte le foto : Abbey Toronjo/Texas A&M University Division of Marketing & Communications